变电站电气设计报告.docx

发电厂电气部分课程设计报告组号：53 组成员：李士国，刘楚晖指导老师：顾洁助教老师：艾学勇2011.10.24220/110/35KV 变电所设计摘要：随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。而变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。为保证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。本次 220/110/35KV变电所的设计主要包括：主接线设计，短路电流计算和主要电气设备的选择。文中介绍的变电所的设计方法、思路及新技术的应用可以作为相关设计的理论指导。关键词：变电所； 设计；电气设备Design of the 220/110/35kv substationAbstract：With the fast growth of our country national economy, using the electricity also becomes important of the development and supervision in our country. And the substation is a very important part of the power system. It directly affects safety and economic operation of the whole system, for it connects the generation plant and the user, which takes charge of transformation and distribution of electricity power. Because of this, everywhere a series of electricity device are built. And the design of the 220/110/35kv substation this time contains design of main electrical connection scheme, calculation of short circuit current and the choice of main electrical equipment. The text introduces the design method on way of thinking and new technique of the substation which can be the theories the related design.Key words: substation; design; electrical equipment前言：随着科学技术的发展，作为现代工业发展的基础和先行官电力工业，也随之有了很大的发展。但随着我国国民经济的更快速增长， 用电已经成为制约我国经济发展的重要因素， 各地都在兴建一系列的用配电装置。变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节。它起着变换和分配电能的作用。变电所的一个基本要求是变电所的供电能力必须留有适当的备用。变电站的设计必须服从全局利益，立足于具体的时机情况。下面就是对处于市区中心的所变电站的设计。 1 变电站的原始资料1.1负荷参数：规划年限为5年，年负荷增长率4，35千伏的负荷同时率为0.85，110千伏侧各负荷同时率为0.9，所用电率5，一类、二类负荷比例为851.2变电站的基本数据；110KV最大负荷（单位：兆瓦，兆乏）回数121211负荷38+j1925+j2025+j1221+j1518+j1233+j221.3 35KV最大负荷（单位：兆瓦，兆乏）回数12212负荷27+j1816+j1522+j1721+j819+j91.4 线路参数线路名称L1L2L3L4长度（公里）380200220200阻抗（欧姆/公里）0.40.410.400.391.5 发电机参数发电机编号G1G2G3发电机类型火电厂水电厂火电厂发电机容量（MVA）4004003501.6 日负荷曲线：时段167910-131416172021222324110千伏负载率0.20.810.31.00.90.5时段13478-12131718202122232435千伏负载率0.40.710.90.70.750.51.7所址情况：位于市中心区，年最高温度46.1。C1.8系统接线：电源2 电源1 电源3 L3 L1 L2 L4 待设计变电所2 主变压器的选择主变是主接线的核心环节。主变容量选择太大或台数太多，会造成投资浪费，增加系统运行费用；容量太少或台数太少，又无法满足负荷的供电需求，同时也会使发电机的发电能力得不到充分利用。主变压器的选择包括主变压器容量、台数的确定和型式的选择。2.1计算各电压等级负荷35KV侧： 110KV侧： 2.2按负荷曲线进行换算35KV侧：时段1-34-78-1213-1718-2021-2223-24负载率0.40.710.90.70.750.5负载（MVA）84.9148.6212.3191.1148.6159.2106.2110KV侧：时段1-67-910-1314-1617-2021-2223-24负载率0.20.810.31.00.90.5负载（MVA）56.6226.6283.285.0283.2254.9141.6 220KV侧：时段1-34-678-910-121314-161718-2021-2223-24负载（MVA）141.5205.2375.2438.9495.5474.3276.1474.3431.8414.1247.8 所以，最大负荷为495.5MVA 2.3初选主变选择3台主变，由根据数据库资料，选择型号为OSFPSLZ1-180000/220的变压器，其额定容量为180000KVA2.4变压器过负荷校验时段1-34-678-910-121314-161718-2021-2223-24负载（MVA）141.5205.2375.2438.9495.5474.3276.1474.3431.8414.1247.8负荷系数0.2620.3800.6950.8120.9180.8780.5110.8780.8000.7670.459无过负荷时段，故满足强迫油循环过负荷校验。2.5变压器N-1方式过负荷检验时段1-34-678-910-121314-161718-2021-2223-24负载（MVA）141.5205.2375.2438.9495.5474.3276.1474.3431.8414.1247.8负荷系数0.3340.4850.8861.0361.1701.1200.6521.1201.0200.9780.585欠负荷系数过负荷系数通过查强迫油循环过负荷曲线可知满足N-1过负荷校验2.6综述经过以上的过程，最终选择型号为OSFPSLZ1-180000/220的自耦变压器，台数为3，以下为其的一些基础资料：电压等级：220KV额定容量：180000KVA容量比：100/100/50额定电压（高/中/低）：220/121/38.5阻抗电压（高中/高低/中低）：8-10/28-34/18-24连接组：YN，a0，d11冷却方式：强迫油循环3 电气主接线的选择电气主接线的设计将直接影响各个不同电压侧电气设备的总体布局，并影响各进出线的安装间隔分配，同时还对变电所的供电可靠性和电气设备运行、维护的方便性产生很大的影响，所以选择合理的电气主接线非常必要。以下分析几种电气主接线3.1单母线接线 单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。 单母线接线适用于110220kV配电装置的出线回路数不超过两回，3560kV，配电装置的出线回路数不超过3回，610kV配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式，故不选择单母线接线方式。 3.2 单母线分段 用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电或不致于使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母线分段适用于：110kV220kV配电装置的出线回路数为810回，3560kV配电装置的出线回路数为48回，610kV配电装置出线为6回及以上，则采用单母线分段接线。 3.3 单母线分段带旁路 这种接线方式适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级35110 kV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。 3.4断路器接线 两个元件引线用三台断路器接在两组母线上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。 3.5双母线接线 它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一组母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于，110kV220kV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110kV220kV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（110kV）或 5回（220kV）时，一般应装设专用旁路断路器和旁路母线。 综上所述，综合考虑变电站的经济性和安全性，35kv侧采用单母分段接线，110kv侧采用单母带旁路接线，220kv侧采用双母接线。具体接线图见后面附件。注： 此表为断路器、隔离开关以及母线等电气设备不同点发生短路时，所应选取为计算短路点的位置。其中，QF代表断路器，QS代表隔离开关，W代表母线。电气设备的短路点在电气设备上方时用Df、Ds等表示；短路点在下方时用Df、Ds等表示。设备可选短路点选择短路点QF1Df=0DfDf=Iw3QF2Df=0DfDf=Iw3QF3Df=0DfDf=Iw3QF4Df=0DfDf=Iw3QF5Df=0DfDf=Iw3QF6Df=0DfDf=Iw3QF7Df=0DfDf=Iw3QF8Df=0DfDf=Iw3QF9Df=Iw4DfDf=Iw5QF10Df=Iw4DfDf=Iw5QF11Df=Iw4DfDf=Iw5QF12Df=Iw4DfDf=Iw5QF13Df=Iw4DfDf=Iw5QF14Df=Iw4DfDf=Iw5QF15Df=Iw4DfDf=Iw5QF16Df=Iw4DfDf=Iw5QF17Df=Iw4DfDf=Iw5QF18Df=Iw3DfDf=It1QF19Df=Iw3DfDf=It1QF20Df=Iw3DfDf=It1QF21Df=It2DfDf=Iw1QF22Df=It2DfDf=Iw1QF23Df=It2DfDf=Iw1QF24Df=It3DfDf=Iw4QF25Df=It3DfDf=Iw4QF26Df=It3DfDf=Iw4QF27Df=Iw1/Iw2DfDf=Ig1QF28Df=Iw1/Iw2DfDf=Ig2QF29Df=Iw1/Iw2DfDf=Ig3QF30Df=Iw2DfDf=Iw1QF31Df(左）=It1DfDf(右）=2It1QS1Ds=0DsDs=Iw3QS2Ds=0DsDs=Iw3QS3Ds=0DsDs=Iw3QS4Ds=0DsDs=Iw3QS5Ds=0DsDs=Iw3QS6Ds=0DsDs=Iw3QS7Ds=0DsDs=Iw3QS8Ds=0DsDs=Iw3QS9Ds=0DsDs=Iw3QS10Ds=0DsDs=Iw3QS11Ds=0DsDs=Iw3QS12Ds=0DsDs=Iw3QS13Ds=0DsDs=Iw3QS14Ds=0DsDs=Iw3QS15Ds=0DsDs=Iw3QS16Ds=0DsDs=Iw3QS17Ds=Iw4DsDs=Iw5QS18Ds=Iw4DsDs=Iw5QS19Ds=Iw4DsDs=Iw5QS20Ds=Iw4DsDs=Iw5QS21Ds=Iw4DsDs=Iw5QS22Ds=Iw4DsDs=Iw5QS23Ds=Iw4DsDs=Iw5QS24Ds=Iw4DsDs=Iw5QS25Ds=Iw4DsDs=Iw5QS26Ds=Iw4DsDs=Iw5QS27Ds=Iw4DsDs=Iw5QS28Ds=Iw4DsDs=Iw5QS29Ds=Iw4DsDs=Iw5QS30Ds=Iw4DsDs=Iw5QS31Ds=Iw4DsDs=Iw5QS32Ds=Iw4DsDs=Iw5QS33Ds=Iw4DsDs=Iw5QS34Ds=Iw4DsDs=Iw5QS35Ds=Iw4DsDs=Iw5QS36Ds=Iw4DsDs=Iw5QS37Ds=Iw4DsDs=Iw5QS38Ds=Iw4DsDs=Iw5QS39Ds=Iw4DsDs=Iw5QS40Ds=Iw4DsDs=Iw5QS41Ds=Iw4DsDs=Iw5QS42Ds=Iw4DsDs=Iw5QS43Ds=Iw3DsDs=It1QS44Ds=Iw3DsDs=It1QS45Ds=Iw3DsDs=It1QS46Ds=Iw3DsDs=It1QS47Ds=Iw3DsDs=It1QS48Ds=Iw3DsDs=It1QS49Ds=It2DsDs=Iw1QS50Ds=It2DsDs=Iw1QS51Ds=It2DsDs=Iw1QS52Ds=It3DsDs=Iw4QS53Ds=It3DsDs=Iw4QS54Ds=It3DsDs=Iw4QS55Ds=It3DsDs=Iw4QS56Ds=It3DsDs=Iw4QS57Ds=It3DsDs=Iw4QS58Ds=Iw2DsDs=Iw1QS59Ds=Iw2DsDs=Iw1QS60Ds=Iw2DsDs=Iw1QS61Ds=Iw1DsDs=Iw2QS62Ds=Iw1DsDs=Iw2+Ig1QS63Ds=Iw2DsDs=Iw1+Ig1QS64Ds=Iw2DsDs=Iw1QS65Ds=Iw1DsDs=Iw2QS66Ds=Iw1DsDs=Iw2+Ig2QS67Ds=Iw2DsDs=Iw1+Ig2QS68Ds=Iw2DsDs=Iw1QS69Ds=Iw1DsDs=Iw2QS70Ds=Iw1DsDs=Iw2+Ig3QS71Ds=Iw2DsDs=Iw1+Ig3QS72Ds(左）=It1DsDs(右)=2It1QS73Ds(左）=It1DsDs(右)=2It1W1Ds58=Ig1+Ig2+Ig3Ds58Ds60=Ig1+Ig2+Ig3Ds62=Ig2+Ig3Ds66=Ig1+Ig3Ds70=Ig1+Ig2Ds64、Ds68与Ds60相同W2各类情况与W1相同Ds59W3（左）Ds1=3It1DS1Ds44=2It1Ds72=2It1其他个点类同W3（右）Ds9=3It1Ds9Ds48=2It1Ds73=It1其他个点类同W4Ds53=2It3Ds18Ds18=3It3Ds42=3It3其他个点类同W5Ds17=3It3Ds17Ds18=0Ds41=0其他各点类同 4 变电站短路电流的计算4.1 Igmax的计算设备名称Igmax的数值W1W2W3W4W5QF1QS1,QS2QF2,QF3QS3QS6QF4,QF5QS7QS10QF6QS11,QS12QF7,QF8QS13QS16QF18QF20QS43QS48QF24QF26QS52QS57QF9QS17QS19QF10,QF11QS20QS25QF12QS26QS28QF13,QF14QS29QS34QF15QS35QS37QF16QS38QS40QF31QS72QS73QF17QS41QS42QF21QS49QS60QS61QF22QS50QS64QS65QF23QS51QS68QS69QF27QS62QS63QF28QS66QS67QF29QS70QS71QF30QS58QS594.2 短路电流的计算4.2.1 变压器参数的换算取，根据所选的变压器型号，取电压百分数为中间值，则有4.2.2 线路阻抗的换算 在220KV侧，故可将线路阻抗按此值换算，得到等值网络。4.2.3 发电机Xd的换算4.2.4 等值网络及其变换过程再忽略电源间转移阻抗，则有4.2.5 各处短路电流1)等值发电机额定电流2)220KV处母线短路 220KV处采用0.1s的高频保护作为主保护，故标幺值下II(t=tk/2)I(tk=0.3s)火电厂（Xjs=0.49）2.1111.8131.717水电厂（Xjs=1.19）0.8800.8850.936有名值下II(t=tk/2)I(tk=0.3s)火电厂(KA)3.973.413.23水电厂(KA）0.880.890.94总和(KA)4.854.304.173)110KV处母线短路 110KV处采用0.1s的距离保护作为主保护，故标幺值下II(t=tk/2)I(tk=0.3s)火电厂（Xjs=0.58）1.7481.5391.478水电厂（Xjs=1.28）0.8100.8210.866有名值下II(t=tk/2)I(tk=0.3s)火电厂(KA)3.292.892.78水电厂(KA）0.810.820.87总和(KA)4.103.713.654)35KV处母线短路 35KV处采用0.1s的电流速断保护作为主保护，故标幺值下II(t=tk/2)I(tk=0.3s)火电厂（Xjs=0.78）1.3011.1791.154水电厂（Xjs=1.48）0.7000.7170.746有名值下II(t=tk/2)I(tk=0.3s)火电厂(KA)2.452.222.17水电厂(KA）0.700.720.75总和(KA)3.152.942.925 变电站设备的选择5.1 110KV出线设备选择出线L1L2,L3L4L5,L6L7L8Igmax(A)213.3160.7139.2129.6108.6199.15.1.1断路器的选择选用SW4-110参数：额定电压110KV，最高工作电压126KV，额定电流1KA，额定开断电流18.4KA，额定闭合电流80KA，动稳定峰值电流80KA，热稳定峰值电流31.5KA（4s）(1) 热稳定：(2) 动稳定：(3) 开断能力：(4) 关合能力：5.1.2隔离开关的选择选用GW5-110G(1) 热稳定：、(2) 动稳定：5.1.3 CT的选择选L-110, 600 / 5，0.5级(1) 热稳定：(2) 动稳定： 5.2 35KV出线设备选择出线L1L2,L3L4,L5L6L7,L8Igmax(A)506.4342.2433.8350.7328.15.2.1断路器的选择选用SN10-35参数：额定电压35KV，最高工作电压40.5KV，额定电流1.25KA，额定开断电流20KA，额定闭合电流50KA，动稳定峰值电流50KA，热稳定峰值电流16.5KA(1) 热稳定：(2) 动稳定：(3) 开断能力：(4) 关合能力：5.2.2隔离开关的选择选室内型，GN2-35T/1000(1) 热稳定：(3) 动稳定：5.2.3 CT的选择选LCW-35，1000/ 5，D/0.5 ，0.5，二次负荷：1.2(1) 热稳定：（(2) 动稳定：5.3 断路器的选择220KV参数：额定电压220KV，最高工作电压252KV 额定电流1.5KA，额定开断电流31.5KA，额定闭合电流80KA 动稳定峰值电流80KA 热稳定峰值电流21KA（4s）断路器 母联 1102.2A选用SW7-220IV(1) 热稳定：由于tk=0.31s，所以不能忽略非周期分量热效应值 Qr=tth Qd=Qzt+Qfzt=（IZ 2+10Iz2tk/2+Iztk2）+0.05Iz 2(2) 动稳定性：Ish=12.35Itk（0.3）=4.17KA ，合格(4) 闭合能力：INCL=100Ish=12.35110KV断路器：Igmax取最大1233.5A